[发明专利]基于非对称纳米沟槽结构的SPPs模式转换器及其转换方法

权利要求书

1.一种表面等离激元模式转换器，其特征在于，所述表面等离激元模式转换器包括：金属薄膜；在金属薄膜的表面设置有主纳米沟槽；在主纳米沟槽的底部一侧设置有附加纳米沟槽，附加纳米沟槽的宽度小于主纳米沟槽的宽度，形成非对称纳米沟槽结构；以电场方向垂直于纳米沟槽的线偏振紧聚焦高斯光作为入射光，从正面正入射到非对称纳米沟槽结构；紧聚焦高斯光激发主纳米沟槽中的一阶波导模式；附加纳米沟槽中的一阶波导模式激发主纳米沟槽中的二阶波导模式；通过控制附加纳米沟槽的深度，从而控制共振强度控制主纳米沟槽中一阶波导模式和二阶波导模式的相互转换系数，从而实现控制模式转换效率。

2.如权利要求1所述的表面等离激元模式转换器，其特征在于，所述金属薄膜的厚度≥400nm；材料采用金或银的贵金属。

3.如权利要求1所述的表面等离激元模式转换器，其特征在于，入射波长为λ，主纳米沟槽的宽度w₁满足0.4λ≤w₁≤0.9λ。

4.如权利要求1所述的表面等离激元模式转换器，其特征在于，入射波长为λ，附加纳米沟槽的宽度w₂满足0.05λ≤w₂≤0.3λ。

5.一种表面等离激元模式转换方法，其特征在于，所述表面等离激元模式转换方法包括以下步骤：

1)以电场方向垂直于纳米沟槽的线偏振紧聚焦高斯光作为入射光，从正面正入射到主纳米沟槽，激发主纳米沟槽中的对称模式的一阶波导模式；

2)主纳米沟槽中的一阶波导模式向下传播到主纳米沟槽的底部后，激发附加纳米沟槽中的一阶波导模式；

3)附加纳米沟槽中的一阶波导模式进一步传播到附加纳米沟槽的底部并被底部的金属反射；

4)反射之后附加纳米沟槽中的一阶波导模式向上传播到主纳米沟槽的底部，由于附加纳米沟槽中的一阶波导模式与主纳米沟槽中的二阶波导模式的场分布存在交叠，因此可以激发主纳米沟槽中的二阶波导模式；

5)通过控制附加纳米沟槽的深度控制共振强度，从而控制主纳米沟槽中一阶波导模式和二阶波导模式的相互转换系数，实现控制模式转换的效率。

6.一种权利要求1所述的表面等离激元模式转换器用作单向激发器或分束器的用途。